VASIMR : Ce moteur à plasma pourrait amener des humains sur Mars en seulement 45 jours
“Notre objectif est maintenant de faire passer la technologie à l’état de préparation au vol”, a déclaré à IE l’ancien astronaute de la NASA Franklin Chang-Díaz.
Le fondateur d’Ad Astra, Franklin Chang-Díaz, avec le prototype de Vasimr.
Les humains n’ont même pas encore atteint Mars, mais un ancien astronaute de la navette spatiale de la NASA travaille déjà à réduire considérablement les temps de trajet vers la planète rouge.
Le Dr Franklin R. Chang-Díaz (Ph.D.) a pris sa retraite de la NASA en 2015 après avoir passé 1 500 heures dans l’espace au cours de diverses missions, dont 19 heures de sorties dans l’espace à la Station spatiale internationale (ISS).
Aujourd’hui, l’ex-astronaute de la NASA se concentre sur une entreprise basée au Costa Rica et aux États-Unis, Ad Astra Rocket Company, qu’il a fondée en 2005 dans le but de réduire le temps nécessaire pour envoyer des humains sur Mars. Cette mission pourrait améliorer considérablement la sécurité des équipages pour les futures missions humaines vers Mars.
Pour faire de cet objectif ambitieux une réalité, l’entreprise spatiale privée construit un moteur de propulsion électrique de grande puissance appelé VASIMR qui pourrait un jour propulser une fusée nucléaire électrique vers Mars en 45 jours seulement.
“Pour moi, c’est la seule chose qui doit être faite pour que les humains aillent sur Mars”, a déclaré M. Chang-Díaz dans une interview accordée à Interesting Engineering (IE) au début du mois.
Qu’est-ce que VASIMR, le moteur électrique nucléaire destiné à Mars ?
Le moteur VASIMR (Variable Specific Impulse Magnetoplasma Rocket) d’Ad Astra est un système de propulsion avancé à haute puissance qui peut chauffer le plasma entre un et cinq millions de degrés.
Afin d’alimenter le moteur, un gaz (tel que l’argon, l’hélium ou l’hydrogène) est injecté dans le “cœur de la fusée” de VASIMR, qui est divisé en trois étages.
Le premier étage utilise un coupleur de radiofréquence (RF) pour chauffer le gaz et produire un plasma. Le plasma passe ensuite dans le deuxième étage, où il est alimenté en énergie par un autre coupleur RF. Dans le troisième et dernier étage, l’énergie du plasma est convertie en une vitesse d’échappement élevée grâce à l’électricité, et une buse magnétique éjecte le plasma hors du moteur.
Vous pouvez regarder une animation détaillée du processus dans la vidéo ci-dessous.
Ce processus permet d’obtenir une poussée à des vitesses allant jusqu’à 197 950 kilomètres par heure, ce qui signifie que le moteur pourrait propulser une fusée vers Mars en 45 jours environ.
Le moteur VASIMR nécessitera un réacteur nucléaire en état de marche dans l’espace pour propulser un engin spatial. Pour cette technologie, Ad Astra s’appuiera sur d’autres entreprises qui, espérons-le, fourniront les innovations technologiques requises dans les années à venir.
Une image du moteur VASIMR éjectant du plasma pendant les tests.
À titre de référence, la NASA a récemment annoncé un partenariat avec la DARPA pour tester une fusée nucléaire dans l’espace d’ici 2027. Toutefois, cette fusée utilisera l’approche thermique nucléaire, où la chaleur issue d’une réaction de fission nucléaire est utilisée pour la poussée. Ad Astra utilisera l’approche nucléaire électrique, dans laquelle un réacteur nucléaire produit de l’électricité pour alimenter son moteur.
Dans son entretien avec IE, M. Chang-Díaz a souligné qu’Ad Astra utilisera probablement d’abord une version à énergie solaire de VASIMR pour des missions plus proches de chez lui.
“Nous allons probablement déployer des modules de moteur de 150 kilowatts qui seront largement alimentés par l’énergie solaire”, a-t-il expliqué. “La logistique est en train de devenir un élément vraiment important pour faire en sorte que l’économie spatiale prospère et évolue rapidement. Et cela signifie que vous avez besoin de transports lourds.”
Une démonstration spatiale de VASIMR dans un avenir proche
Ad Astra doit faire face à quelques obstacles avant de pouvoir tester sa technologie dans l’espace.
“Le calendrier pour savoir quand nous verrons une démonstration de VASIMR dans l’espace dépend entièrement du financement”, a déclaré Chang-Díaz à IE. “Pour l’instant, pour que ce moteur soit prêt à voler, nous aurons besoin de quelque chose de l’ordre de 150 millions de dollars. Pour le lancer dans l’espace, nous aurions besoin de 50 à 60 millions de dollars supplémentaires.”
Si cet investissement était garanti maintenant, “nous pourrions voir ce moteur voler dans trois ans”. Mais d’ici là, “tout le reste continuera à avancer à petits pas”.
“La technologie est là”, poursuit Chang Díaz, “et ce que nous essayons de faire maintenant, c’est de transformer l’ensemble que nous avons dans une chambre à vide de laboratoire en quelque chose qui soit apte à voler”.
Une impression d’artiste d’un vaisseau spatial nucléaire alimenté par VASIMR.
En 2021, Ad Astra a réalisé un essai d’endurance record de 88 heures avec sa fusée à plasma VASIMR VX-200SS à 80 kW.
Cet essai d’endurance marathon “a démontré que le moteur VASIMR est capable de fonctionner pratiquement indéfiniment à haute puissance”, a déclaré M. Chang-Díaz. “Il a fait passer la technologie du niveau de préparation technologique (TRL) quatre au niveau cinq, et à la limite du niveau six”, a-t-il expliqué. “Notre objectif est maintenant de faire passer cette technologie au niveau de préparation au vol.”
Si elle réussit, Ad Astra réduira massivement les temps de trajet vers Mars pour les missions avec équipage, puisque la NASA estime qu’il faut environ sept mois avec les technologies existantes. L’exposition de l’équipage aux radiations spatiales s’en trouverait considérablement réduite, de même que la probabilité qu’une anomalie provoque l’échec de la mission.
En fin de compte, il s’agirait d’une étape cruciale pour faire de l’humanité une véritable civilisation de l’espace.
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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche
